CN102770227B - 焊接接头的制造方法以及焊接接头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在因存在结构上的封闭区域等理由而不能实施提高疲劳强度措施的情况下，可提高疲劳强度的焊接接头的制造方法。该制造方法具备：第1焊接工序，其采用相变开始温度在175℃～400℃的范围的焊缝金属，实施形成内侧焊趾部或根部的焊接；以及第2焊接工序，其使构成第1焊接工序中形成的内侧焊趾部或根部的焊缝金属的至少一部分成为未熔化部，且用可将该未熔化部加热到全部再相变为奥氏体的焊接线能量，实施用1焊道堆高焊缝金属的焊接，由此向内侧焊趾部或根部导入残余压缩应力。

Description

焊接接头的制造方法以及焊接接头

技术领域

本发明涉及焊接接头的制造方法，更详细地讲，涉及在焊接接头的结构或焊接结构物的结构为可只从钢材的一侧焊接的结构的情况下，可提高难以实施喷丸硬化处理等提高疲劳强度的措施的、进行了焊接一侧的相反侧的焊趾部或根部的疲劳强度的焊接接头的制造方法。

背景技术

焊接结构物的疲劳特性在决定结构物本身的寿命上是非常重要的特性。作为提高如此的焊接结构物的疲劳特性的手段，有通过使焊趾部的形状光滑以尽量缓和应力集中，或者通过实施表面强化处理(peening processing)等对发生疲劳的地方局部地赋予残余压缩应力等方法。另外，如专利文献1所述的技术那样，还公开了降低焊缝金属的相变开始温度，通过利用相变膨胀的降低残余应力的效果提高疲劳强度的方法等。

但是，以专利文献1所述的技术为代表，在以往的技术中，例如对于结构上封闭焊趾部的接头，没有公开应怎样应用及其方法。

图1是表示焊接接头及焊接结构物的一个例子的图示，该图1是对为了确保弯曲刚性而在平板上焊接安装具有U形断面的部件时的结构进行说明的示意图。在图1所示的例子的情况下，U形部件在两处与平板焊接，其接头为T型接头。此时，疲劳裂纹发生在应力集中部，因此在图1所示的例中，疲劳裂纹发生在用符号A～D表示的4处。其中，用符号A、B表示的两处位于焊接结构物的外侧，因此容易实施修补，此外，通过事前光滑地加工焊趾部的形状，或通过实施表面强化处理赋予残余压缩应力，可谋求提高疲劳强度。

但是，图1中的用符号C、D表示的两处的焊趾部结构上被封闭，不能进行焊接结束后的后处理。这是基于在表面强化等机械的后处理方法时，虽然与疲劳成为问题的部分(参照图1中用符号C、D表示的地方)直接接触但也必须进行处理的非常简单的理由。因此，图1所示的焊接结构物的疲劳强度由符号C、D表示的焊趾部的疲劳强度决定，用符号A、B表示的焊趾部的疲劳强度无论提高多少，也残留没有提高作为焊接结构物整体的疲劳强度的问题。

另一方面，即使在专利文献1或2所述的技术中，该文献中公开的技术归根到底也只是有关焊趾部位于外侧时的接头的技术。例如，在实际的焊接结构物中，在位于内侧的焊趾部发生疲劳裂纹的情况下，怎样使用专利文献1中公开的焊接材料为好不一定清楚。图1的情况是，通过2焊道焊接完成T字接头的焊接，但在此种情况下，形成后续焊缝即外侧的焊缝时的热损害内侧的焊缝生成的残余应力，因而不会得到本来的效果。另一方面，如果通过1焊道焊接形成图1所示的T字接头，则为对接凝固，在焊接部发生高温裂纹的危险性增大。此外，在焊缝金属中添加降低残余应力的程度的合金元素的情况下，与通常的焊接材料相比高温裂纹敏感性远为提高，因而需要在回避此问题的同时提高疲劳强度的技术。

现有技术文献 

专利文献

专利文献1：日本特开平11-138290号公报

专利文献2：日本特开2001-246495号公报

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，焊接结构物的疲劳强度是决定焊接结构物整体的寿命的主要因素，特别是疲劳强度最低的部分，决定着该焊接结构物整体的疲劳强度。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够在因结构上存在封闭区域等理由，不能对疲劳强度成为问题的焊趾部或根部实施通过喷丸硬化等机械处理或焊道形成等焊接提高疲劳强度的措施的情况下，提高疲劳强度的焊接接头的制造方法。

用于解决课题的手段

本发明人从以上的观点出发，对在结构上存在不能实施机械地提高疲劳强度的措施的焊趾部或根部的情况下，可提高焊接接头的疲劳强度的方法反复地进行了锐意研究。然后发现：通过事前在焊趾部侧或根部侧形成低温下相变膨胀的焊缝金属，在后续焊接中使该焊缝金属再相变，或者通过利用感应加热或通电加热使该焊缝金属再相变，能够使一度消失的压缩残余压缩应力再次发生，由此，能够实现焊趾部或根部的疲劳强度的提高。本发明是通过如此的研究而完成的，其要旨如下。

(1)一种焊接接头的制造方法，其是通过多焊道焊接对钢材的接合部进行焊接的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述多焊道焊接具有：第1焊接工序，其采用第1焊道的焊缝金属的相变开始温度在175℃～400℃的范围的焊接材料实施焊接；接着，第2焊接工序，其以所述第1焊接工序中形成的焊缝金属的一部分成为未熔化部的方式，实施用1焊道或2焊道以上堆高焊缝金属的焊接，并且利用最终焊道的焊接热使所述未熔化部全部再相变成奥氏体。

(2)一种焊接接头的制造方法，其是通过多焊道焊接对钢材的接合部进行焊接的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述多焊道焊接具有：第1焊接工序，其采用第1焊道的焊缝金属的相变开始温度在175℃～400℃的范围的焊接材料实施焊接；接着，第2焊接工序，其以所述第1焊接工序中形成的焊缝金属的一部分成为未熔化部的方式，实施用1焊道或2焊道以上堆高焊缝金属的焊接；然后，具有实施使所述未熔化部全部再相变成奥氏体的热处理的工序。

(3)根据上述(1)或(2)所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，只通过从一侧的焊接来形成所述焊接接头的接合部。

(4)根据上述(1)～(3)中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述焊接接头为在焊接接头的结构或焊接结构物的结构上，只能从所述焊接接头的一侧进行焊接的结构。

(5)根据上述(1)～(4)中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述焊接接头是T形接头、角接接头或搭接接头。

(6)一种焊接接头的制造方法，其是所述焊接接头为T形接头，所述T形接头的接合部由未熔敷部分、和夹着所述未熔敷部分的两侧的焊接部构成，通过部分熔焊只从一侧对所述焊接部进行多焊道焊接的上述(1)所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述未熔敷部分的长度为该各多焊道焊接中的各焊道焊缝厚度的最大值的3倍以上。

(7)一种焊接接头的制造方法，其是所述焊接接头为十字接头，所述十字接头的接合部由未熔敷部分、和夹着所述未熔敷部分的两侧的焊接部构成，通过部分熔焊只从一侧对所述焊接部进行多焊道焊接的上述(1)所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，该各多焊道焊接之间存在的未熔敷部分的长度及形成该十字接头的钢材板厚的最小值为该各多焊道焊接中的各焊道焊缝厚度的最大值的3倍以上。

(8)一种焊接接头的制造方法，其是所述焊接接头为T形接头或十字接头，所述焊接接头的接合部由未熔敷部分、和夹着所述未熔敷部分的两侧的焊接部构成，通过部分熔焊只从一侧对所述焊接部进行多焊道焊接的上述(2)所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，在全部结束所有焊接部的各多焊道焊接后进行所述热处理。

(9)根据上述(2)～(5)、(8)中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述热处理工序采用感应加热或通电加热中的任一加热方法。

(10)根据上述(1)～(9)中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述第1焊接工序中采用的所述焊缝金属的成分以质量％计，含有C：0.01～0.15％、Si：0.2～0.8％、Mn：0.4～2.0％、P：0.03％以下、S：0.02％以下、Ni：7.0～11.5％，进而含有Cu：0.4％以下、Ti：0.1％以下、Nb：0.1％以下、V：0.5％以下、Cr：3.0％以下、Mo：2.0％以下中的1种或2种以上。

(11)根据上述(1)～(9)中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述第1焊接工序中采用的所述焊缝金属的成分以质量％计，含有C：0.005～0.10％、Si：0.1～0.7％、Mn：0.1～2.0％、P：0.03％以下、S：0.02％以下、Ni：4.0～8.0％、Cr：8.0～15.0％，进而含有Mo：2.0％以下、Cu：0.4％以下、Ti：0.1％以下、Nb：0.1％以下、V：0.5％以下中的1种或2种以上。

 (12)根据上述(1)～(11)中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，在所述第2焊接工序后，对进行了焊接的一侧的焊缝的焊趾部实施利用研磨机加工的后处理。

(13)根据上述(1)～(11)中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，在所述第2焊接工序后，对进行了焊接的一侧的焊缝的焊趾部实施采用表面强化处理的后处理。

(14)根据上述(1)～(11)中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，在所述第2焊接工序后，对进行了焊接的一侧的焊缝的焊趾部实施采用TIG电弧的再加热处理。

(15)一种焊接接头，其是用上述(1)～(14)中任一项所述的焊接接头的制造方法制造的焊接接头。

发明的效果 

根据本发明的焊接接头的制造方法，即使在因焊接接头的结构上或焊接结构物的结构上的问题，而存在不能机械地或通过焊接实施后处理的结构的内侧焊趾部或根部的情况下，也能够在谋求提高焊接接头的疲劳强度的同时，提高焊接结构物整体的寿命，或者，能够通过对已设的焊接结构物进行修补谋求延长焊接结构物的寿命，产业上的意义是非常大的。

附图说明

图1是用于说明本发明的焊接接头的制造方法的一个例子的示意图，是表示结构上封闭内侧焊趾部的结构的焊接接头的例子的剖视图。

图2a是用于说明本发明的焊接接头的制造方法的另一个例子的示意图，是表示具有可只从一侧焊接的、从部分熔合焊接形成的外部不可接近的根部的焊接接头的例子的剖视图。

图2b是用于说明本发明的焊接接头的制造方法的另一个例子的示意图，是表示T形接头的接合部由未熔敷部分和夹着所述未熔敷部分的两侧的焊接部构成，焊接部具有从部分熔合焊接形成的外部不可接近的根部的焊接接头的例子的剖视图。

图3是用于说明本发明中的焊缝金属厚度的定义的示意图。

图4是用于说明本发明的焊接接头的制造方法的一个例子的示意 图，是表示结构上封闭内侧焊趾部的结构的焊接接头的例子的图示。

图5是用于说明本发明的焊接接头的制造方法的一个例子的示意图，是表示图4所示的焊接接头的焊接部的部分放大剖视图。

图6是用于说明本发明的焊接接头的制造方法的实施例的示意图，是表示进行实施例1中的疲劳试验时的载荷负载方向的剖视图。

图7是用于说明本发明的焊接接头的制造方法的实施例的示意图，是表示进行实施例3中的疲劳试验时的载荷负载方向的剖视图。

图8是用于说明本发明的焊接接头的示意图，是表示实施例5中的角接接头的焊接部的部分放大图。

图9是用于说明本发明的焊接接头的制造方法的实施例的示意图，是表示进行实施例5中的角接接头的疲劳试验时的载荷负载方向的剖视图。

图10是用于说明本发明的焊接接头的制造方法的实施例的示意图，是表示进行实施例5中的搭接接头的疲劳试验时的载荷负载方向的剖视图。

图11是用于说明本发明的焊接接头的制造方法的实施例的示意图，是表示进行实施例5中的T形接头的疲劳试验时的载荷负载方向的剖视图。

图12是用于说明本发明的焊接接头的制造方法的实施例的示意图，是表示进行实施例6中的从两侧焊接的T形接头的疲劳试验时的载荷负载方向的剖视图。

图13是用于说明本发明的焊接接头的制造方法的实施例的示意图，是表示进行实施例6中的十字接头的疲劳试验时的载荷负载方向的剖视图。

具体实施方式

以下，适宜参照图1～图13对本发明的焊接接头的制造方法的实施方式进行说明。再有，本实施方式是为了更好地理解本发明的焊接接头的制造方法的趣旨而详细说明的，因此只要没有特别的指定就不限定本发明。

首先，对本发明的技术思想进行叙述。

在本发明中，将疲劳强度提高方法分为3大类。第1类是如喷丸硬化等对表面施加冲击等力学或机械处理的方法，第2类是通过调整焊缝金属的成分，利用焊缝金属的相变膨胀等在钢材或焊接材料的成分等材料学上的特征方面想办法的方法，第3类是在焊接后施加热等的方法。在本发明中将这些方法分别称为机械方法、材料学方法、热处理方法。

按照如此的分类，可以说本发明为采用材料学方法和热处理方法双方的方法。

本发明如上所述，其目的在于提高具有不能采用机械处理等提高疲劳强度的措施的结构的焊接接头的疲劳强度。一般地说，作为如此的结构，指的是因作为焊接结构物具有部分封闭结构、或作为焊接接头存在部分熔合等未熔敷部分等理由，不能直接进行表面强化处理或研磨机处理等情况。

此外，在采用利用焊缝金属的相变膨胀的通过降低残余应力提高疲劳的技术(以下，将如此的成分系的焊接材料称为低温相变熔剂，将此时形成的焊缝金属称为低温相变焊缝金属)的情况下，在焊接焊道数为1焊道时，能够期待降低残余应力的效果，还能够期待改善疲劳强度的效果。但是，低温相变熔剂是较多地含有Ni或Cr等，容易发生高温裂纹的成分系。在此种情况下，如果因接头的形状而实施1焊道焊接，则通过焊缝金属容易发生对接凝固，发生高温裂纹的危险性非常高。在焊接部存在裂纹的情况下，即使将焊趾部的残余应力压缩，也从焊缝金属内部的裂纹发生疲劳裂纹，因而与作为接头整体的疲劳强度的提高无关。相反，如果为了避免高温裂纹进行多焊道焊接，则因接头形状的关系，通过第1焊道形成疲劳成为问题的焊趾部或根部，因而发生通过第2焊道以后的焊接热使残余压缩应力消失的问题。

作为如此的不能实施通过机械处理等提高疲劳强度的措施的接头，认为除了图1所示的、结构上存在封闭空间的情况以外，还要考虑如图2a所示，如通过部分熔合焊接形成的焊接接头那样，即使不存在封闭空间也因存在未熔敷部分，而不能直接对疲劳成为问题的应力集中部分(参照图2a中的用符号F表示的部分)进行机械处理这样的情况。在 本发明中，如图1所示，将因存在封闭空间而不能进行机械处理时的图1中的用符号C、D表示的地方称为内侧焊趾部，且将如图2a所示存在未熔敷部分这样的地方称为根部。

在本发明中，按照以下所述解决上述的封密空间侧的内侧焊趾部21或根部41的疲劳强度问题。在本发明中，公开了在焊接后不进行热处理(参照上述（1）)和进行热处理(参照上述（2）)的两种方法。在本发明中，将前者称为非热处理型，将后者称为热处理型。

首先，对非热处理型进行叙述。

本发明中的非热处理型的焊接接头的制造方法正如图1或图2中所例示的那样，焊接接头的结构或焊接结构物的结构为只能从焊接接头10(30)的钢材11(31)的一侧焊接的结构，被焊接结构物1覆盖的内侧焊趾部21、或从部分熔合焊接形成的外部不可接近的根部41为不能实施机械的或利用焊接的后处理的结构的焊接接头10(30)的制造方法，是具备第1焊接工序和第2焊接工序的方法，在第1焊接工序中，实施采用相变开始温度在175℃～400℃的范围的焊缝金属形成内侧焊趾部21或根部41的焊接，另外在第2焊接工序中，使构成第1焊接工序中形成的内侧焊趾部21或根部41的焊缝金属的至少一部分成为未熔化部，且用可将该未熔化部加热到全部再相变为奥氏体的焊接线能量，实施用1焊道堆高焊缝金属的焊接，由此向内侧焊趾部21或根部41导入残余压缩应力。

在上述的非热处理型的方法中，首先，为了防止高温裂纹，以防止发生对接凝固的目的，作为第1焊缝，采用低温相变熔剂形成焊缝(内侧焊趾部、根部)。这相当于第1焊接工序。这是采用具有低温相变熔剂而形成的焊缝金属，因而该焊缝金属是低温相变焊缝金属。通过该焊缝可形成不能进行机械处理的一侧的内侧焊趾部或根部。但是，在此状态下，因不能得到充分的焊接量而使接头的静态强度不足。因而，形成作为后续焊缝的第2焊缝(外侧焊趾部)。这相当于第2焊接工序。关于第2焊缝的形成，既能够采用与形成焊接结构物的钢板的强度相符的熔剂即普通的焊接材料，又能够继续使用低温相变熔剂。再有，从选择高温裂纹敏感性低的材料的意义出发，希望在第2焊缝的形成中采用普 通的焊接材料。此外，对于焊接有关人员，选择与钢材强度相符的焊接材料并不特别难。

如此，当然可通过2焊道焊接形成焊接接头，但在只进行2焊道焊接时，有采用低温相变熔剂的第1焊缝形成的残余压缩应力因第2焊缝而消失的危险，就这样不可能提高疲劳强度。因而，在进行第2焊接工序时，需要在最初形成的残余压缩应力消失后，再次发生残余压缩应力。通过第2焊缝再次发生残余压缩应力这一点是构成本发明的根本的技术思想。也就是说，使疲劳强度提高的残余压缩应力不是采用低温相变熔剂焊接时发生的残余应力，而是进行第2次焊接时发生的残余应力。

以往技术中的低温相变熔剂的利用是利用相变膨胀导入残余压缩应力的技术，但该残余压缩应力是在使用低温相变熔剂的焊接时的冷却过程中发生的。在本发明中，该残余压缩应力与第1焊道的焊接中发生的残余压缩应力对应，但在本发明中，该残余压缩应力因第2次焊接而消失。构成本发明的根本的技术思想是在第2次焊接时再次发生残余压缩应力，而且，第2次焊接中采用的焊接材料没有必要一定限定于低温相变熔剂。

在采用不一定是低温相变熔剂的焊接材料的第2焊接工序中，为了使残余压缩应力发生在疲劳成为问题的内侧焊趾部或根部，不能无限制地进行第2焊接。也就是说，需要对第2焊接带来的热影响进行控制。具体而言，在第2焊接工序中，为了再生残余压缩应力，需要利用第2焊接带来的热影响使通过第1焊接形成的低温相变焊缝金属全部再相变成奥氏体。相反，如果能够全部再相变成奥氏体，则在其后的冷却中再次发生相变膨胀，能够再次发生残余压缩应力，其结果是，还能够实现疲劳强度的提高。通过第2焊接工序，在只有第1焊接形成的低温相变焊缝金属的一部分再相变成奥氏体时，在其后的冷却中未相变部分只热收缩而不发生相变膨胀，因而不能使充分的残余压缩应力再次发生。此外，即使以只被覆通过第1焊接形成的低温相变焊缝金属的表面的方式焊接，也不能使通过第1焊接形成的低温相变焊缝金属全部再相变成奥氏体。

在第2焊接工序中，通过第1焊接工序形成的低温相变焊缝金属的 一部分或全部为未熔化是必要的。如果低温相变焊缝金属全部通过第2次焊接被熔化掉，则不再次导入残余压缩应力。另一方面，在第2焊接工序中的最终焊接焊道中，必须加热到该未熔化低温相变焊缝金属全部再相变为奥氏体。事前研究如此的条件，只要是焊接有关人员就并不特别难。预先准备好形状与实际的焊接接头相同的试验体，通过用与实际进行焊接时应采用的焊接材料相同的焊接材料，进行第1焊接工序及第2焊接工序，制作焊接接头，然后，通过从该焊接接头采取断面宏观组织，只要进行断面宏观的组织观察，就能容易判断是否存在低温相变焊缝金属的未熔化部分，以及通过第2焊接工序中的最终焊接焊道、该未熔化低温相变焊缝金属是否全部再相变成奥氏体。这样一来，只要事前决定好的焊接条件，对实际的焊接接头按此条件进行施焊就可以。关于低温相变焊缝金属的相变开始温度，能够通过从事前制作的焊接接头的未熔化低温相变焊缝金属部分采取试验片，测定相变开始温度来确认。

以上，是相对于图1及图2a的接头提高疲劳强度。

接着，对从两侧焊接的T形接头进行叙述。

此时，为图2b这样的情况，为了在根部提高疲劳强度，限定于两处存在的焊缝金属充分分离的情况，只要用于形成各焊缝金属的第1及第2焊接工序不使通过另一方的焊接工序导入的残余应力消失就可以。也就是说，只要能将存在于两侧的焊缝金属分别看作为独立的，对于用于形成各焊缝金属的焊接工序，通过采用已述的非热处理型的技术，就能够提高根部的疲劳强度。在图2b中，作为接头为称为T形接头的1个接头，但本发明由于目的在于通过控制残余应力提高疲劳强度，因此认为如果能够无视各焊接对另一方的残余应力的影响，则只从一侧焊接的焊接部存在于两处。在此种情况下，未熔敷部分与被两侧的焊接部夹着的封闭空间对应。

以不影响残余应力的程度分离也依存于焊接线能量。在线能量高的情况下，此时的通过焊接焊道形成的焊缝金属的厚度也增大，因此在本发明中，取代线能量而采用该焊缝金属的厚度。在本发明中，焊缝金属的厚度如图3所示定义。首先，确定焊缝金属表面的1点、A。确定该A上的焊缝金属表面的接线，接着，求出与该接线垂直地相交且通过A 点的直线。将该直线和该焊缝金属的熔合线的交点确定为B，将点A、点B间的距离定义为点A上的厚度。如此一来，在焊缝金属各点定义厚度，将其最大值确定为该焊缝金属的厚度。再有，在该定义中，如果进行后续的焊接，则因焊缝金属表面消失，而需要在进行各焊接焊道后的后续焊接焊道之前决定厚度，此点需要注意。而且，在通过各焊接焊道形成的焊缝金属的厚度内，对其最大值和未熔敷部分的长度进行了比较，结果发现在未熔敷部分的长度为其最大值的3倍以上时，能够将存在于两侧的焊缝金属看作为相互独立，不影响残余应力。在未熔敷部分比其最大值短时，一侧的焊接工序影响另一侧的残余应力，有时不一定提高疲劳强度，因而设定此值。

接着，对十字接头进行叙述。

关于十字接头，可以认为是分别相对于1块钢板的正面侧和背面侧，形成从两侧焊接的T形接头的。在此种情况下，用于形成各T形接头的限定条件需要满足形成T形接头时设定的限定条件。关于十字接头，除此条件以外，关于通过钢板传播的焊接热也需要注意。在此种情况下，只要将板厚加厚到不影响残余应力的程度就可以。也就是说，已经发现：在未熔敷部分的长度及形成十字接头的钢板的最小板厚为通过各焊接焊道形成的焊缝金属的厚度的最大值的3倍以上时，能够将新形成的焊缝金属看作为相互独立，不影响未熔敷部分。在未熔敷部分比其短时，一侧的焊接工序影响另一侧的残余应力，有时不一定提高疲劳强度，因而设定此值。

以上是非热处理型的疲劳强度提高方法中的本发明的技术思想。

上述低温相变焊缝金属的相变只要是在本发明规定的低温下发生的通过体积膨胀形成的相变就具有效果，也不一定局限于特定的相变，但一般在本发明的温度范围内发生的相变为马氏体相变。马氏体相变的相变开始温度与贝氏体相变或铁素体珠光体相变时不同，具有不依赖于焊接时的冷却速度，只由焊缝金属成分决定的特征。而且，已知还有采用成分的推断式，例如提出了以下这样的推断式。

Ms＝719-795C-20Cr-32Ni-35.6Si-13.3Mn-23.7Mo-11.9Nb

再有，Ms为马氏体相变开始温度(℃)，C等表示焊缝金属成分值 (质量％)。如此的推断式的存在对于焊接技术人员来说，为可成为材料开发的指针的便利的指标。再有，在本发明的温度范围内发生的相变主要为马氏体相变这一点即使在下述的热处理型中也相同。

接着，对本发明中的热处理型的疲劳强度提高方法进行叙述。

本发明中的热处理型的焊接接头的制造方法在制造上述的焊接接头或作为焊接结构物的结构的焊接接头10(30)的方法中，是具备以下工序的方法，即：第1焊接工序，其采用相变开始温度在175℃～400℃的范围的焊缝金属，实施形成内侧焊趾部21或根部41的焊接；第2焊接工序，其以使构成第1焊接工序中形成的内侧焊趾部21或根部41的焊缝金属的至少一部分成为未熔化部的方式，实施用1焊道或2焊道以上堆高焊缝金属的焊接；以及热处理工序，其通过实施使在第1焊接工序中形成的焊缝金属的未熔化部全部再相变成奥氏体的热处理，向内侧焊趾部21或根部41导入残余压缩应力。

在非热处理型的方法中，通过第2焊接工序加热到使在第1焊接工序中形成的低温相变焊缝金属全部再相变成奥氏体，但作为热处理型的方法，是在接头的形状上难以全部再相变成奥氏体等、不一定能够判断为确实能够再导入残余压缩应力的情况下，在焊接后进行热处理，通过该热确实使低温相变焊缝金属部分全部再相变成奥氏体的方法。因此，如果与非热处理型相比较，第1焊接工序与热处理型相同，作为第2焊接工序，使在第1焊接工序中形成的低温相变焊缝金属的一部分形成未熔化状态，从而焊接材料没有必要一定采用低温相变熔剂，甚至连这一点也是相同的。但是，作为热处理型中的第2焊接工序，通过第2焊接工序的最终焊接焊道，在第1焊接工序中形成的低温相变焊缝金属未熔化部分的全部或一部分没有必要一定再相变成奥氏体。因为在第2焊接工序后的热处理工序中，使其全部再相变成奥氏体。也就是说，本发明中的热处理型的疲劳强度提高方法由于通过焊接后的热处理实施低温相变焊缝金属的向奥氏体的再相变，因此在此以前，没有必要使其再相变成奥氏体。

本发明中的热处理型的疲劳强度提高方法中的施焊条件及热处理条件的预先确定，对于焊接有关人员来说并不特别难。与非热处理型时 同样，预先准备好形状与实际的焊接接头相同的试验体，通过用与实际进行焊接时应采用的焊接材料相同的焊接材料，进行第1焊接工序及第2焊接工序，接着，通过热处理工序对制作的焊接接头进行处理，然后，通过从该焊接接头采取断面宏观组织，只要通过断面宏观的组织观察，就能判断是否存在低温相变焊缝金属的未熔化部分，以及该未熔化低温相变焊缝金属是否通过热处理全部再相变成奥氏体。这样一来，只要事前决定好的焊接条件及热处理条件，对实际的焊接接头按此条件进行施焊就可以。关于低温相变焊缝金属的相变开始温度，能够通过从事前制作的焊接接头的未熔化低温相变焊缝金属部分采取试验片，测定相变开始温度来确认。

以上是本发明中的非热处理型及热处理型的疲劳强度提高方法的技术思想。再有，在采用非热处理型且第2焊接工序为2焊道以上时，第2焊接工序的最终焊道与通过第1焊接工序形成的焊缝金属分开，因此希望将非热处理型的第2焊接工序限定为1焊道焊接的情况。

[焊接接头的制造方法的限定理由]

接着，对本发明中的限定理由进行说明。

“第1焊接工序中采用的焊缝金属的相变开始温度”

最初，对限定低温相变焊缝金属的相变开始温度的理由进行说明。

在本发明中，通过在疲劳成为问题的、不能通过机械的或利用焊接的后处理来实施提高疲劳强度措施的内侧焊趾部或根部形成低温相变焊缝金属，通过该低温相变焊缝金属的相变膨胀将残余压缩应力导入焊趾部或根部。为此，需要减小相变结束后的热收缩。相变开始温度的上限为400℃，在超过此温度的相变开始温度时，相变结束后的热收缩增大，相变膨胀时导入的压缩应力消失，因此设定此值。另一方面，下限为175℃，因为即使形成低于此温度的相变开始温度，其效果也大致相同，此外，为了得到低于175℃的相变开始温度，必须添加超过本发明的限定范围的合金元素，使焊接材料制造成本增高，而且发生高温裂纹的危险增大，所以设定此值。

“热处理工序中的热处理方法”

接着，对热处理型中的热处理方法进行说明。

作为焊接接头的热处理方法，可考虑利用气体燃烧器的加热、利用电加热器的通电加热、或将结构物整体装入热处理炉等方法。在本发明中优选利用通电加热或感应加热的热处理方法。在通电加热或感应加热和利用气体燃烧器或电加热器的加热中，在以下方面有较大不同。

通电加热是在焊接接头中流通电流，采用此时发生的焦耳热进行加热的方法，感应加热是发生涡电流，采用其进行加热的方法，热发生在焊接接头内部。另一方面，气体燃烧器等从接头表面通过热传导将热传导给接头内部。本发明作为对象的是结构上不能进行机械的或利用焊接的后处理的内侧焊趾部或根部的疲劳，因此在进行热处理时不能用气体燃烧器等直接烘烤。因此，为了通过热处理使低温相变焊缝金属再相变成奥氏体，需要继续加热到热传导到低温相变焊缝金属。因此，不仅低温相变焊缝金属，其周围的部分也被相当加热。这意味着不仅热处理的效率差，而且出现热处理时新发生大的残余应力的危险。与此相对照，通电加热或感应加热因内部发热而使通过热传导将热传递到低温相变焊缝金属的问题减少，新发生残余应力这样的问题比气体燃烧器加热等时更为减少。因而，在本发明中，希望采用通电加热或感应加热。

[焊缝金属(低温相变)的成分：第1焊接工序]

接着，对第1焊接工序中采用的低温相变的焊缝金属的成分的限定理由进行说明。

在本发明中，作为低温相变焊缝金属，提供以Ni为主体的成分系和以Cr及Ni双方为主体的成分系。在本发明中，将前者称为Ni系，将后者称为Cr-Ni系。再有，在以下的说明中，表示各元素的含量的“％”只要不特别指出，就表示“质量％”。

[Ni系的成分]

首先，对Ni系的成分范围的限定理由进行说明。

(C：碳)0.01～0.15％

C通过将其添加到铁中，起到降低Ms温度的作用。可是，另一方面，过度的添加引起焊缝金属的韧性劣化及焊缝金属裂纹的问题，因此将其上限规定为0.15％。可是，在不添加C时，难得到马氏体，而且必须只通过其它高价元素来谋求降低残余应力，从而不能说是经济的。将 C限定为添加0.01％以上是利用廉价的元素C，是作为发挥其经济优势的最低限度的值而设定的。再有，C的上限从焊缝金属裂纹的观点出发，希望更优选设定在0.10％。

(Si：硅)0.2～0.8％

Si作为脱氧元素是已知的。Si具有降低焊缝金属的氧水平的效果。特别是在施焊中，因有焊接中空气混入的危险性，所以将Si量控制在适当的值是非常重要的。首先，关于Si的下限，在作为Si量低于0.2％时，低温相变焊接材料的Si量也低。在此种情况下，脱氧效果低，焊缝金属中的氧水平过于增高，有引起机械特性、特别是韧性劣化的危险性。因此，在本发明中，将其下限规定为0.2％。另一方面，过度地添加Si还发生韧性劣化，因此将其上限规定为0.8％。

(Mn：锰)0.4～2.0％

Mn作为提高强度的元素是已知的。Mn的下限0.4％是作为得到确保强度的效果的最低限度的值设定的。另一方面，过度的添加，即使进行在其以上的添加，也不能期待疲劳强度的特别提高，所以将上限设定在2.0％。

(P：磷)0.03％以下

(S：硫)0.02％以下

P及S在本发明中是不可避免的杂质。可是，这些元素如果较多地存在于焊缝金属中，则使韧性劣化，因此将其上限分别规定为0.03％、0.02％。

(Ni：镍)7.0～11.5％

Ni是单质具有奥氏体即面心结构的金属，是通过添加到焊缝金属中使奥氏体的状态更稳定的元素。铁本身在高温区形成奥氏体结构，在低温区形成铁素体即体心结构。Ni通过添加此量使铁的高温区的面心结构形成更稳定的结构，因此与不添加时相比，即使在更低的低温区也为面心结构。这意味着相变为体心结构的温度降低。Ni的下限7.0％是以显现残余应力降低效果的最低限度的添加量的意义决定的。Ni的上限11.5％从降低残余应力的观点出发，即使添加此量以上，效果也无大的变化，而且如果添加此量以上，除了产生Ni为高价的经济上的劣势以 外，还有产生高温裂纹的危险性。再有，Ni的下限，为了确实提高疲劳强度，希望更优选设定在8.0％。

以上是对本发明中的Ni系的必需成分的限定理由。

再有，关于Ni系，除上述必需成分以外，也能够根据需要有选择性地添加以下成分。

(Cu：铜)0.05～0.4％

Cu在焊接材料为焊丝时，具有通过镀覆在其上提高通电性的效果，因此对于改善焊接作业性是有效的元素。可是，过度的添加由于改善作业性的效果饱和，而且提高焊丝的制造成本，因此在产业上也是不优选的。Cu的上限0.4％是基于如此的理由设定的。另一方面，Cu的下限0.05％是作为得到提高通电性的效果的最低限度的值而设定的。

(Nb：铌)0.005～0.1％

Nb在焊缝金属中与C结合，形成碳化物。Nb碳化物在少量时具有提高母材及焊缝金属强度的作用，所以，有效利用时的经济优势大。可是，另一方面，过度的碳化物形成发生过大的析出硬化，因此自然而然地设定上限。Nb的下限作为形成碳化物、能够期待强度增加效果的最低限度的值设定在0.005％。此外，Nb的上限因强度增加显著导致的焊接裂纹的问题，且即使能够回避焊接裂纹的问题强度增加效果也达到饱和，因而规定为0.1％。

(V：钒)0.01～0.5％

V也是起到与Nb同样的作用的元素。可是，与Nb不同，为了期待相同的析出效果，需要比Nb增加添加量。因此，V添加量的下限0.01％是作为通过添加能够期待析出硬化的最低值设定的。此外，V的上限，由于如果比此多地添加，则析出硬化过于显著，此外即使实施过度的添加，从提高疲劳的效果出发，改善也达到饱和，而且因过度的析出硬化，还发生焊接裂纹的问题，所以规定为0.5％。

(Ti：钛)0.005～0.1％

Ti也与Nb、V同样通过形成碳化物产生析出硬化。可是，如V的析出硬化与Nb的析出硬化不同一样，Ti的析出硬化也与Nb、V不同。因此，也将Ti的添加量的范围设定在与Nb、V不同的范围。Ti添加量 的下限0.005％是作为能够期待其效果的最低量而设定的，此外，Ti的上限0.1％，因为如果添加超过此量，则疲劳强度提高效果饱和，而且因过度的析出效果还出现发生裂纹的问题，因此设定此值。

(Cr：铬)0.1～3.0％

Cr与Nb、V、Ti同样是析出硬化元素。此外，Cr还组合具有降低Ms温度的效果，因此是应有效应用的元素。可是，本发明中的低温相变焊缝金属，主要通过添加Ni达到降低Ms温度，因此Cr添加量应比Ni少。过度的添加Cr不一定提高降低残余应力的效果，此外Cr是高价元素，因此在产业上是不优选的。Cr添加量的下限0.1％是作为添加此量可得到降低残余应力的效果的最低限度的值而设定的。此外，Cr添加量的上限3.0％，由于关于Ni系，Ms温度通过添加Ni已经降低，且通过添加其它元素还确保了强度，所以即使添加此量以上降低残余应力的效果也无太大的变化，因而设定此值。

(Mo：钼)0.1～2.0％

Mo也是具有与Cr同样效果的元素。可是，Mo是能够期待在Cr之上的析出硬化的元素。因此，将添加范围设定得比Cr窄。下限的0.1％是作为能够期待Mo的添加效果的最低限度的值而设定的。此外，Mo的上限2.0％是因为即使添加此量以上，疲劳强度提高量也达到饱和而设定的。

以上是本发明的Ni系中的成分限定理由。再有，关于Ni系，由于主要用Ni来实现相变开始温度，因此从防止高温裂纹的观点出发，希望将Ni系低温相变焊缝金属的相变开始温度的下限设定在200℃。

[Cr-Ni系的成分]

接着，对于Cr-Ni系，就其成分的限定理由进行说明。

(C：碳)0.005～0.10％

C通过将其添加到铁中，起到降低Ms温度的作用。可是，另一方面，过度的添加引起焊接裂纹的问题及韧性劣化的问题，而且在本发明的Cr-Ni系中，通过添加Cr及Ni大大降低Ms温度，因而应比Ni系较低地设定C的上限。因此，对于Cr-Ni系中的C的上限，从防止高温裂纹及韧性的观点出发，将其上限规定为0.10％。可是，在不添加C时， 难以得到马氏体，而且必须只通过其它高价元素来谋求降低残余应力，从而不能说是经济的。将C限定为添加0.005％以上是为利用廉价的元素C，作为发挥其经济优势的最低限度的值而设定的。

(Si：硅)0.1～0.7％

Si作为脱氧元素是已知的。特别是在焊缝金属中，因有焊接中混入空气的危险性，所以将Si量控制为适当的值是非常重要的。首先，是关于Si的下限，在低温相变焊缝金属的Si量低于0.1％时，意味着低温相变焊接材料的Si量也那么低，脱氧效果较低而低温相变焊缝金属中的氧水平过高，有引起机械特性、特别是韧性劣化的危险性。因此，将低温相变焊缝金属的Si量的下限规定为0.1％。再有，Si除脱氧效果以外，还具有改善焊接时的作业性的效果，因此更优选将Si的下限规定0.30％。另一方面，即使添加超过0.7％的Si，作业性改善效果也达到饱和，因此将其上限规定为0.7％。

(Mn：锰)0.1～2.0％

Mn一般作为提高强度的元素使用，但在本发明的Cr-Ni系中，其效果已经通过Cr等而得到。因此，Mn的添加与Si同样，主要以脱氧效果为目的。Mn的下限0.1％是作为得到脱氧效果的最低限度的值而设定的。另一方面，关于2.0％的上限，是因为即使添加此量以上，脱氧效果量也达到饱和，所以将上限设定在2.0％。

(P：磷)0.03％以下

(S：硫)0.02％以下

P及S在本发明中是不可避免的杂质。可是，这些元素如果较多地存在于母材和焊缝金属中则韧性劣化，因此将其上限分别规定为0.03％、0.02％。

(Ni：镍)4.0～8.0％

Ni是单质具有奥氏体即面心结构的金属。铁本身在高温区形成奥氏体结构，在低温区形成铁素体即体心结构。Ni通过添加此量使铁的高温区的面心结构形成更稳定的结构，因此与不添加时相比，即使在更低的低温区也为面心结构。这意味着相变为体心结构的温度降低。此外，Ni通过添加此量还具有改善焊缝金属的韧性的效果。Cr-Ni系低温相变焊 缝金属中的Ni添加量的下限4.0％是从显现降低残余应力的效果的最低限度的添加量及确保韧性的观点出发而决定的。Ni添加量的上限8.0％在Cr系焊丝时，从通过以下所述的Cr的添加而某种程度地降低Ms温度及降低残余应力的观点出发，即使添加此量以上效果也无大的变化，而且如果添加此量以上，则产生Ni为高价的经济上的劣势，因而设定此值。

(Cr：铬)8.0～15.0％

Cr与Ni不同，是铁素体形成元素。可是，Cr如果将其添加到铁中，尽管在高温度区为铁素体，但是在中温度区形成奥氏体，如果再降低温度，则再次形成铁素体。实际上，一般得不到低温侧的铁素体，而能得到马氏体。这是因为添加Cr的优点为增加淬透性。也就是说，通过添加Cr形成的马氏体相变存在因淬透性增加而不会产生铁素体相变和Ms温度本身降低这两点。作为一边满足这两方面的效果，一边有效利用用于降低残余应力的相变膨胀的Cr添加范围，设定下限8.0％。此外，关于Cr的上限15.0％，因为如果添加超过此量的量，则相变温度过于降低，相变膨胀量减小，出现疲劳强度提高效果下降的倾向，所以设定此值。

以上是本发明的Cr-Ni系的必需成分的限定理由。

在本发明的Cr-Ni系中，能够有选择性地添加以下的元素。添加以下成分的目的，不一定以提高疲劳强度为目的，但是否添加的判断，只要是焊接有关人员是能够容易判断的。

(Cu：铜)0.05～0.4％

Cu在低温相变焊接材料为焊丝时，具有通过镀覆在其上提高通电性的效果，因此对于改善焊接作业性是有效的元素。关于Cu的下限0.05％，在低温相变焊缝金属中的Cu低于此量时，镀覆在焊丝上的Cu的量也那么低，从而是作为通过增加通电性来改善作业性所需的最低限度的值而设定的。可是，Cu的过度添加不仅没有改善作业性的效果，而且提高了焊丝的制造成本，因此在产业上也是不优选的。Cu的上限0.4％是基于如此的理由而设定的。再有，在低温相变焊接材料为焊条的情况下，不需要特别镀覆Cu。是否在低温相变焊接材料中添加Cu，由 于在本发明中Cu是选择元素，因此不仅从提高疲劳强度措施出发，而且从作业性的观点出发也是可以选择的，只要是焊接有关人员，就能够容易判断是否应添加Cu。

(Nb：铌)0.005～0.1％

Nb在焊缝金属中与C结合，形成碳化物。Nb碳化物在少量时具有提高焊缝金属强度的作用，所以，有效利用时的经济优势较大。可是，另一方面，过度的碳化物形成使强度过于提高，发生焊接裂纹问题及韧性劣化，因此自然而然地设定上限。Nb的下限作为形成碳化物、从而能够期待强度增加效果的最低限度的值设定在0.005％。此外，Nb的上限作为防止裂纹问题、不损害因韧性劣化引起的焊接部的可靠性的值而规定为0.1％。

(V：钒)0.05～0.5％

V也是起到与Nb同样的作用的元素。可是，与Nb不同，为了期待相同的析出效果，需要比Nb增加添加量。V添加量的下限0.01％是作为通过添加能够期待析出硬化的最低值而设定的。设定V的上限的理由与Nb的情况相同，如果比此较多地添加，则析出硬化过于显著，引起韧性劣化，过度的硬化引起焊接裂纹，从此观点出发，将上限规定为0.5％。

(Ti：钛)0.005～0.1％

Ti也与Nb、V同样，通过形成碳化物而产生析出硬化。可是，正如V的析出硬化与Nb的析出硬化不同一样，Ti的析出硬化也与Nb、V不同。因此，也将Ti的添加量的范围设定在与Nb、V不同的范围。Ti添加量的下限0.005％是作为能够期待其效果的最低量设定的，而且上限的0.1％是从防止韧性劣化及防止过度的由钢导致的焊接裂纹的观点出发而决定的。

(Mo：钼)0.1～2.0％

Mo也与Nb、V、Ti同样是能够期待析出硬化的元素。可是，Mo为了得到与Nb、V、Ti同等的效果，需要在Nb、V、Ti以上添加。Mo添加量的下限0.1％是作为能够期待析出硬化形成的屈服强度增加的最低限度的值而设定的。此外，关于Mo的上限的2.0％，因为即使添加此 量以上，疲劳强度提高量也达到饱和，因而设定此值。

“用于提高疲劳强度的后处理”

接着，对进行了焊接一侧的内侧焊趾部的提高疲劳强度的措施方法的限定理由进行叙述。

本发明涉及不能通过机械处理等实施提高疲劳强度的措施的内侧焊趾部或根部的提高疲劳强度的方法。因此，进行了焊接一侧的焊趾部不一定成为本发明的对象。但是，如果疲劳裂纹能够提高某部位的疲劳强度，则其它部位的疲劳强度决定整个接头的疲劳强度。因此，本发明人认为，在将不能通过机械的或利用焊接的后处理实施提高疲劳强度措施的一侧的内侧焊趾部或根部的疲劳强度提高后，再提供相反侧的焊趾部的提高疲劳强度措施在产业上是有意义的。

提高疲劳强度的措施按大的分类可分为降低残余应力的方法和缓和应力集中的方法。作为降低残余应力的方法的一个例子，有将结构物整体均匀地加热，然后缓慢冷却的方法。但是，在该方法中，由于特意通过低温相变焊缝金属导入的残余压缩应力消失，因此虽说是提高疲劳强度的措施，也不能无限制地应用。在本发明中，需要限定为不对低温相变焊缝金属导入的残余应力产生影响这样的提高疲劳强度措施。

在本发明中，可以设计以下的进行机械后处理的方法：通过对在第2焊接工序中形成的、进行了焊接的一侧的焊缝的两侧的外侧焊趾部22(42)的一方或双方(参照图1、2中的符号22a、22b、42a、42b)实施研磨机处理等采用机械加工的后处理，从而将实施了该后处理的外侧焊趾部22(42)的形状加工成比焊接原状的状态光滑。

通过研磨机处理等采用机械加工的后处理而将焊趾部加工成比焊接原状的状态光滑的方法，是缓和应力集中的方法，对低温相变焊缝金属导入的残余应力不太施加影响，因此作为用于本发明作为对象的接头的疲劳强度提高方法是优选的方法。

此外，在本发明中，可以设计以下的进行机械后处理的方法：通过对进行了焊接的一侧的焊缝的两侧的外侧焊趾部22(42)的一方或双方实施采用喷丸硬化、超声波表面强化、空气表面强化等表面强化处理的后处理，将实施了该后处理的外侧焊趾部22(42)的形状加工成比焊接 原状的状态光滑，同时对外侧焊趾部22(42)导入残余压缩应力。

采用超声波表面强化等表面强化处理的后处理的提高疲劳强度措施除了缓和应力集中的效果以外，由于向处理过的部分导入压缩的残余应力，因此疲劳提高效果一般比研磨机处理时大。此外，由于对低温相变焊缝金属导入的残余应力不太施加影响，因此作为用于本发明作为对象的接头的疲劳强度提高方法是优选的方法。

此外，在本发明中，可以设计以下的利用焊接的后处理的方法：通过对焊缝的两侧的外侧焊趾部22(42)的一方或双方实施不采用填充金属的TIG焊接(TIG熔修)，从而将实施了该TIG焊接的外侧焊趾部22(42)的形状加工成比焊接原状的状态光滑。

TIG熔修是不采用焊接材料，通过焊接电弧热使接头表面再熔化，使焊趾部等的应力集中缓和的方法。一般地说，对焊接接头加热的方法有可能使通过低温相变焊缝金属导入的残余压缩应力消失，因而在其使用中需要注意。可是，TIG熔修即使是加热的方法，也由于能够用少量线能量实现充分的应力集中的缓和，因此是可用于本发明作为对象的接头的优选的方法。再有，在本发明中的热处理型的疲劳强度提高方法中，在采用该方法的情况下，如果在热处理前实施TIG熔修，则通过低温相变焊缝金属导入的残余压缩应力的消失的问题完全没有了，因此在热处理型时，希望在热处理前进行采用TIG熔修的处理。

此外，在本发明中，能够采用以下的利用焊接的后处理的方法：通过对焊缝的两侧的外侧焊趾部22(42)的一方或双方实施形成成分以及相变开始温度与第1焊接工序中采用的焊缝金属同等的焊缝金属即焊缝(面焊缝)的后处理，从而对实施了该后处理的外侧焊趾部22(42)导入残余压缩应力。

采用与形成第1焊接工序中的低温相变焊缝金属的焊缝金属相同的焊接材料，对实施了焊接的一侧的焊趾部形成面焊缝的方法，由于焊接量小、能够将投给焊接接头的热量抑制在较低的水平，因而是可应用于本发明作为对象的接头的优选的方法。可是，该方法是控制残余应力的方法，另一方面，向接头赋予相同的热的上述TIG熔修的方法是缓和应力集中的方法，提高疲劳强度的方法不同。因此，在本发明中的热处理 型的提高疲劳强度的方法中，TIG熔修的方法无论是热处理前、热处理后中的那一种都可以实施，但形成面焊缝的方法需要在热处理后实施。因为如果在热处理前形成面焊缝，则热处理时面焊缝形成的残余压缩应力消失。假使在热处理前形成面焊缝的情况下，则热处理时，需要设定热处理条件，以使第1焊接工序时形成的低温相变焊缝金属和面焊缝的焊缝金属两者再相变到奥氏体，在此种情况下，加热幅度变宽，因此热处理形成的残余应力或变形被导入的危险性增加。因此，在本发明中，在采用热处理型的疲劳强度提高方法时，希望在热处理后实施面焊缝。

如以上说明的那样，根据本发明的焊接接头的制造方法，即使在因焊接接头的结构上、或焊接结构物的结构上的问题，存在不能进行机械的或利用焊接的后处理的、不能实施结构的直接机械处理的内侧焊趾部或根部的情况下，也能够谋求提高焊接接头的疲劳强度，同时能够谋求提高焊接结构物整体的寿命，或者通过对既有的焊接结构物进行修补而谋求延长焊接结构物的寿命，产业上的意义是非常大的。

实施例

以下，通过列举本发明的焊接接头的制造方法的实施例，对本发明进行更具体的说明，但本发明当然不限定于下述实施例，还可在适合前后所述趣旨的范围内适当地加以变更而实施，这些变更都包含在本发明的技术范围内。

[实施例1]

实施例1是非加热型的提高疲劳强度措施的实施例。

首先，作为只能从一侧焊接的结构物，通过焊接组装图4所示的结构体。此时的焊接部的样子为图5所示的状态。在非加热型的情况下，将焊接焊道数限定为2焊道，因此将图4中的上部的板厚设定在6mm。此外，为了制作图5的接头，试制了多种焊接材料，首先，作为第1焊接工序，在图5所示的不能采取机械的提高疲劳强度措施的一侧的内侧焊趾部形成焊缝。然后，作为第2焊接工序，制作第2焊道的焊缝(外侧焊趾部)。

采用的焊接方法为手工电弧焊(SMAW)、二氧化碳气体保护焊 (GMAW)两种，此时的焊接条件如下。

第1焊道SMAW：130A-23V-14cm/分钟

第2焊道SMAW：140～190A-25～30V

第1焊道GMAW：200A-27V-23cm/分钟

第2焊道GMAW：250A-31V-18.5cm/分钟

再有，关于第2焊道SMAW的焊接条件，为了制作在进行了再相变时或没有再相变时，没有进一步残余未熔化部分或只有未熔化部的一部分发生奥氏体相变的实施例，以变更线能量的目的，选择上述范围的电流及电压，进而控制焊接速度而使线能量变化。在后面所示的实施例的表中，关于第2焊道SMAW记载了线能量。此外，关于第2焊道焊接材料，有时采用与第1焊道相同的焊接材料，有时选择通常的焊接材料、即强度水平在490MPa～780MPa的范围的焊接材料。无论在何种情况下，焊接条件都采用上述条件。再有，第2焊道的焊接条件由于目的是对第1焊道中形成的焊缝金属产生热影响，使其再相变成奥氏体，因此只要能达到此目的就不限定于上述焊接条件。此外，作为通常的焊接材料，使用其成分(熔敷金属成分)为以下的焊接材料。

490MPa级SMAW：C：0.07％、Si：0.62％、Mn：1.2％、P：0.011％、S：0.006％

490MPa级GMAW：C：0.10％、Si：0.52％、Mn：1.2％、P：0.010％、S：0.008％

590MPa级SMAW：C：0.07％、Si：0.40％、Mn：1.2％、P：0.011％、S：0.006％、Ni：0.76％、Mo：0.23％

590MPa级GMAW：C：0.07％、Si：0.38％、Mn：1.4％、P：0.005％、S：0.008％、Mo：0.35％

780MPa级SMAW：C：0.05％、Si：0.44％、Mn：1.4％、P：0.011％、S：0.008％、Ni：2.56％、Mo：0.51％、Cr：0.18％

780MPa级GMAW：C：0.07％、Si：0.54％、Mn：1.3％、P：0.006％、S：0.007％、Ni：2.26％、Mo：0.48％

作为此时的焊接材料，采用多种焊接材料，有时采用与第1焊接工序相同的焊接材料，有时采用590MPa级的焊接材料等。而且，制作几 个这样的焊接接头，将其中的一部分用于通过第1焊接工序制作的焊缝金属的成分分析、相变开始温度测定、通过显微组织观察对向奥氏体的再相变的判断，剩余作为疲劳试验用的试验体。

图6是表示进行疲劳试验时的载荷负载方向的示意图，图6中的箭头表示载荷负载方向。疲劳试验按4点弯曲试验进行，疲劳载荷通过在第1焊接工序中形成的焊缝金属的内侧焊趾部贴装应变仪进行了测定。再有，之所以能够贴装应变仪，是因为它是试验体，在实际的焊接结构物时，一般认为难以进行采用应变仪的应力测定。

下表1是通过第1焊接工序形成的焊缝金属的成分及相变开始温度的测定结果。焊缝金属成分通过在焊接后从形成的焊缝金属上直接采取成分分析用试验片进行了测定。此外，相变开始温度记载了从焊接后形成的焊缝金属采取フォ一マスタ一试样测定相变开始温度的结果。也就是说，通过从焊缝金属上采取圆棒形状的试验片，进行加热冷却，测定各温度时的试验片长度，从而测定焊缝金属的膨胀收缩，由此决定相变开始温度。表1中，编号1～14的焊缝金属成分和相变开始温度在本发明的范围内。本发明由于涉及疲劳强度的提高方法，因此单凭焊缝金属成分和相变开始温度在本发明的范围内，未必成为本发明例。可是，为了参考，在下表1中，将成分及相变开始温度在本发明的范围内者记为本发明例。如从下表1的编号1～14的成分得知，下表1中示出的焊缝金属的成分为本发明中的Ni系的成分的例子。

此外，下表1中的编号51～59在本发明的范围外，但一部分有时没有记载相变开始温度。由于它们在焊缝金属中发生裂纹，因此相变开始温度是通过选择没有发生裂纹的部分采取试验片而测定的。编号51中C为0.20％，超过本发明的范围，发生了焊接裂纹(高温裂纹)。编号52中Ni在本发明的范围外，与编号51同样发生了焊接裂纹。编号56因Nb在本发明的范围外，强度过于提高而发生了焊接裂纹(低温裂纹)。编号57中V在本发明的范围外，与编号56同样发生了焊接裂纹。编号59中Ti在本发明的范围外，与编号56、57同样发生了焊接裂纹。编号59中Si在本发明的范围外，没有发生焊接裂纹，但因脱氧不足而发生缺陷。

本发明的范围内的编号1～14没有发生裂纹及缺陷，且相变开始温度在本发明的范围内。再有，比较例的编号53、54、55、58没有裂纹等问题，但成分在本发明的范围外，因此，相变开始温度也在本发明的范围外。这些评价应从疲劳试验的结果进行判断。

下表2中，与表1同样，示出了按图5所示的焊接接头制作图4所示的试验体时、通过第1焊接工序形成的焊缝金属的成分及相变开始温度。再有，在图4、5中，左右存在焊接接头，但按相同的焊接条件制作接头。在下表2中，编号101～116为在本发明的范围内的焊缝金属，但与表1同样，本发明由于涉及疲劳强度的提高方法，因此单凭焊缝金属成分和相变开始温度在本发明的范围内，未必成为本发明例。可是，为了参考，在下表2中，也将成分及相变开始温度在本发明的范围内者记为本发明例。此外，编号151～162为本发明中的比较例。其中，编号152、155、160、161、162为焊缝金属发生裂纹或缺陷的例子，相变开始温度是通过选择没有发生裂纹的焊缝金属部分进行测定的。其它的比较例没有发生裂纹等，但因焊缝金属的成分在本发明的范围外而使相变开始温度在本发明的范围外。

下表3示出了通过第1焊接工序形成表1及表2所示的成分系的焊缝金属，并施加图6所示的疲劳载荷时的疲劳强度。此时的疲劳强度是以施加200万次疲劳载荷时也没有断裂的应力范围决定的。再有，应力范围是在对通过第1焊道的焊接形成的焊缝金属侧的附近实施疲劳试验之前，通过将应变仪贴装在试验体上而测定的值。这里，所谓疲劳强度为200MPa，意味是应力范围在0～200MPa的范围，200万次施加交变载荷也不断裂。此时的焊接方法选择SMAW(手工电弧焊方法)及GMAW(气体保护弧焊方法)两种。下表3中所示的焊接方法中的[1]表示第1焊接工序，[2]表示第2焊接工序。通过第1焊接工序形成的焊缝金属的成分为表1及表2的成分，下表3中示出了相对于各接头的焊缝金属编号([1]焊缝金属编号)。关于第2焊接工序，并非一定采用与第1焊接工序相同的焊接材料，有时也采用普通的590MPa级的焊接材料。此外，下表3中还示出了相对于各接头在第2焊接工序中采用的焊接材料([2]的焊接材料)。另外，表3中还示出了通过宏观组织试验观察，判断通过第1焊接工序形成的焊缝金属是否再相变到奥氏体的结果。

表3

1)第1焊道的未熔化部存在时为“○”，第1焊道的未熔化部不存在时为“×”

2)第1焊道的未熔化部全部相变时为“○”，第1焊道的未熔化部全部没有相变时为“×”，第1焊道的未熔化部不存在时为“-”

在表3的编号中，J1～J36是通过第1焊接工序形成成分及相变开始温度在本发明的范围内的焊缝金属，进而根据宏观试验片的观察结果，使该焊缝金属通过第2焊接工序再相变到奥氏体时的接头，由表3得知，疲劳强度全部超过250MPa。J33～J36为第2焊接工序中采用的焊接材料的强度与J1～J36不同的情况，但由于实现了通过第1焊接工序形成的焊缝金属的再相变，因此得知疲劳强度提高。

另一方面，J101～J111为比较例，因相变开始温度在本发明的范围外而使疲劳强度没有达到250MPa。其中，J101、J103、J105、J108、J109是通过第1焊接工序形成表1的编号53、55、表2的编号151、156、157的焊缝金属的接头，相变开始温度低于本发明的范围。这些接头可以认为是因相变开始温度过低、没有得到充分的相变膨胀量而使疲劳强度提高效果并不充分的例子。相反，可以认为J102、J104、J106、J107、J110、J111是通过第1焊接工序形成表1的编号54、58、表2的编号153、154、158、159的焊缝金属的接头，因相变开始温度超过本发明的范围而使残余应力的降低并不充分。另外，J112～J115的4个接头是尽管通过第1焊接工序形成的低温相变焊缝金属的相变开始温度在本发明的范围内，但通过宏观观察可知，第2焊道的线能量较小，因而低温相变焊缝金属在第2焊接工序中只有未熔化部的一部分再相变到奥氏体的接头。在此种情况下，通过第1焊接工序导入的残余压缩应力消失，且在第2焊接工序中没有再次导入残余压缩应力，因而可以认为疲劳强度没有提高。J116的比较例是相变开始温度在本发明的范围内，但第2焊道的线能量不适当，不存在通过第1焊道形成的焊缝金属的未熔化部分，从而全部熔化掉的例子，是疲劳强度没有提高的例子。

以上表明，在本实施例的情况下，全部确认了疲劳强度提高效果，在产业上是有意义的。

[实施例2]

实施例2是关于本发明中的热处理型的疲劳强度提高方法的实施例。在本实施例中的热处理型的方法中，由于将第2焊接工序的焊接焊道数规定为2焊道，因此将图3中的上部的板厚设定为8mm，比实施例1稍厚，以能进行2焊道焊接。作为焊接整体，在第1焊接工序中为 1焊道，在第2焊接工序中为2焊道，合计为3焊道。此外，作为热处理时的加热方法，选择感应加热及通电加热两种。感应加热按20kW、2.0kHz实施，通电加热通过向焊缝通以250A的电流来实施。

下表4示出了实施例2的结果。关于下表4中的焊接方法的[1]及[2]，[1]焊缝金属编号、[2]的焊接材料的含义与表3相同。可是，再相变的判断与实施例1时不同，是在进行了热处理后，通过热处理是否再相变的判断。此外，疲劳试验按与实施例1相同的方法实施，将200万次不断裂的应力范围作为疲劳强度。在下表4中，得知直到编号J201～J230，为在第2焊接工序中采用590MPa级焊接材料，通过感应加热进行热处理时的本发明例，疲劳强度全部超过250MPa。此外还得知：J231、J232为在第2焊接工序中采用与第1焊接工序相同的焊接材料时的本发明例，具有提高疲劳强度的效果。此外，J232～J235为热处理中采用通电加热的本发明例，可以确认提高疲劳强度的效果。J236～J239中通过第1焊接工序形成的焊缝金属与J201相同，但第2焊接工序中采用的焊接材料的强度为490MPa及780MPa，与J201不同。可是，通过感应加热确实实现了通过第1焊接工序形成的焊缝金属的再相变，因此是疲劳强度超过250MPa的、可以确认强度提高效果的实施例。

表4

1)第1焊道的未熔化部存在时为“○”，第1焊道的未熔化部不存在时为“×”

2)第1焊道的未熔化部全部相变时为“○”，第1焊道的未熔化部全部没有相变时为“×”，第1焊道的未熔化部不存在时为“-”

表4的J301～J315为本发明中的比较例，疲劳强度与本发明例不同，没有达到250MPa。其中，J301、J303、J305、J308、J309由于通过第1焊接工序形成的焊缝金属的相变开始温度比本发明的范围低，相变膨胀并不充分，因此一般认为残余应力的降低并不充分。另一方面，J302、J304、J306、J307、J310、J311是可以认为通过第1焊接工序形成的焊缝金属的相变开始温度比本发明的范围高，从而残余应力的降低效果本身较小的例子。再有，J312～J315的低温相变焊缝金属的相变开始温度在本发明的范围内，但热处理不充分，只有一部分的未熔化部分再相变到奥氏体，因此不能确认疲劳强度的提高。表4最后的比较例J316是第1焊道的焊缝金属通过第2焊道的焊接全被熔化，未熔化部分消失的例子，因此是疲劳强度没有提高的例子。

由以上表明，在本发明例的情况下，全部确认有疲劳强度提高效果，在产业上是有意义的。

[实施例3]

本发明中的实施例3是对通过第2焊接工序形成的焊缝金属的外侧焊趾部实施了作为提高疲劳强度措施的后处理时的实施例。

在实施例1及实施例2中，由于以通过第1焊接工序形成的焊缝金属侧的疲劳强度成为问题，因此疲劳试验如图6所示那样，使4点弯曲试验中的内侧的2支点的间隔变窄，在通过第1焊接工序及第2焊接工序形成的焊缝金属焊趾部处的应力附加差别。与此相对照，在实施例3中，为了作用同水平的应力而如图7所示，使4点弯曲试验中的内侧2支点的位置位于焊接接头的外侧。此外，通过贴装应变仪测定了应力。再有，图7中的箭头表示载荷负载方法。

施加给通过第2焊接工序形成的焊缝金属的外侧焊趾部的提高疲劳强度措施为喷丸硬化、TIG熔修、超声波表面强化、低温相变焊缝金属的形成、研磨机处理、利用局部加热的应力除去中的任一种。再有，低温相变焊缝金属形成中采用的焊接材料使用与第1焊接工序中采用的焊接材料相同的材料。这些措施中的喷丸硬化、超声波表面强化、低温相变焊缝金属的形成为导入残余压缩应力的方法，其中，所述两者还一并具有改善焊趾部形状的效果。此外，TIG熔修及研磨机处理是通过改善 焊趾部形状而缓和应力集中的方法。最后的所谓利用局部加热的应力除去，是使焊接部的拉伸残余应力消失的方法，但同时，也有使通过第1焊接工序导入的残余压缩应力也消失的危险，在本发明中为比较例。

下表5中示出了实施例3的结果。下表5中的接头编号与表3的接头编号相对应，意味着对于该接头，在第2焊接工序侧的外侧焊趾部实施了提高疲劳强度的措施。此外，下表5中所示的所谓处理方法，为此时的提高疲劳强度的措施方法。此外，在下表5中的疲劳裂纹发生位置，所谓[1]，意味着在第1焊接工序侧的内侧焊趾部发生了疲劳裂纹，此外所谓[2]，意味着在第2焊接工序侧的外侧焊趾部发生了疲劳裂纹。

表5

编号	接头编号	处理方法	疲劳强度	疲劳裂纹发生位置	备注
						K1	J1	喷丸硬化	290	[1]	本发明例
K2	J1	TIG修整	280	[2]	本发明例
						K3	J1	超声波表面强化	280	[1]	本发明例
K4	J1	研磨机处理	270	[2]	本发明例
						K51	J1	局部加热的SR	210	[1]	比较例
						K101	J28	喷丸硬化	340	[1]	本发明例
K102	J28	TIG修整	280	[2]	本发明例
						K103	J28	超声波表面强化	350	[1]	本发明例
K104	J28	研磨机处理	270	[2]	本发明例
						K151	J28	局部加热的SR	200	[1]	比较例

在表5中，编号K1～K5、K101～K105为本发明例，K51、K151为比较例。K1的疲劳强度为290MPa，显示出与表3的J1大致相同的值，此外，裂纹发生位置为[1]。由此认为通过喷丸硬化，[2]的疲劳强度高于[1]。即使在编号K3、K4中也可以看到同样的倾向。此外，编号K2、K5在[2]发生疲劳裂纹，一般认为[2]的疲劳强度低于[1]，但疲劳强度本身与表3的J1大致相同，因此在这些情况下，可以认为[1]和[2]为大致相同的疲劳强度。对于K101～K105也可以看到与此相同的倾向。

K51及K151为利用局部加热的应力除去即SR，加热方法为采用气体燃烧器的加热。在此种情况下，疲劳强度没有达到250MPa。而且， 疲劳裂纹从[1]侧发生，也就是说，从形成了低温相变焊缝金属的内侧焊趾部发生。在此例中，疲劳强度低于实施例1中示出的表3的疲劳强度(J1接头为280MPa、J28为350MPa)。作为其理由，认为是通过局部加热导入到第1焊接工序侧的残余压缩应力在局部加热中消失。

[实施例4]

实施例4是非加热型的提高疲劳强度措施的实施例，但与实施例1的不同点在于，是焊接焊道为3焊道以上时的实施例。

在实施例4中，焊接方法采用SMAW。此时的试验体的制作与实施例2同样采用图4所示的结构体。上部的板厚与实施例2相同为8mm。最初的2焊道的焊接采用直径3.2mm的焊条进行，此时的焊缝金属的成分值如表6所示。如表6所示，实施了4种2焊道焊接。焊接条件对于各焊道均为120A-22V-25cm/分钟。

接着，对这4种接头实施了第3焊道的焊接。关于第3焊道的焊接，使线能量变化，为了看到其影响，在线能量为1.5kJ/mm以上时采用焊条直径为4mm的焊条，在其以下时采用直径3.2mm的焊条。作为焊接条件，在焊条直径为4mm时为170A-25V，在焊条直径为3.2mm时为120A-22V，通过使焊接速度变化而调整线能量。其结果是，实施例4中所用的接头的焊接焊道数都为3焊道焊接，与焊道数比实施例1中所示的2焊道焊接多时相对应。

表7是这样制作的试验体的疲劳试验结果。表7中，L1～L8为本发明例，L51～L55为比较例。表7所示的线能量为第3焊道的线能量，通过从试验体接头采取宏观试验片，并观察显微组织判断了通过该第3焊道焊接是否使第1焊道的焊缝金属发生再相变。由表7得知，在本发明例中，确认所有第1焊道的焊缝金属都发生了再相变。另一方面，在比较例L51～L55中，因线能量较低，只有第1焊道的焊缝金属的一部分发生再相变。在比较例L56中，因线能量大而使未熔化部分消失。疲劳试验按图5所示的载荷方法实施，但在本发明例中，如表7所示，全部都在250MPa以上，通过与比较例的比较得知，疲劳提高是明显的。在比较例L51～L55中，即使第1焊道、第2焊道的焊缝金属成分相同，在第3焊道的焊接线能量不适当的情况下，也就是说，在第1焊道的焊 缝金属的全部没有实现再相变的情况下，显然疲劳强度不一定提高。表7的最后的比较例L56是通过第3焊道的焊接使第1焊道的焊缝金属全部熔化掉的实施例，因此是未熔化部分消失、疲劳强度没有提高的例子。

[实施例5]

实施例5是调查接头形状的影响的实施例。实施例1～4的目的在于：对在第1焊道中形成本发明提供的焊缝金属，然后通过最终焊接焊道使第1焊道中形成的焊缝金属再相变的效果进行验证。因此，作为接头形状采用将U形的带筋结构构件焊接在平板上的接头。可是，本发明的本质是通过最终焊道焊接使第1焊道中形成的低温相变焊缝金属再相变，而本发明并不限定于这样的接头。在实施例5中，用角接接头、搭接接头及因存在未熔化部分而只能从一侧焊接的T形接头验证了本发明的效果。

实施例5中采用的接头为图8、图10、图11所示的3种接头，分别为角接接头、搭接接头、T形接头。再有，在图8的角接接头的情况下，因难以进行疲劳试验而如图9所示，首先对一面侧以没有未熔化部分的方式实施焊接施工，然后形成以调查疲劳特性为目的的与角接接头对应的焊接部。关于图10的搭接接头，以左右的搭接接头部的距离达到200mm的方式制作。图11的T形接头是只能从左侧焊接的部分熔合形状的坡口，为只能从一侧焊接的接头形状的情况。

焊接采用SMAW，第1焊道的焊接条件与实施例1相同，为130A-23V-14cm/分钟，第2焊道(最终焊道)的焊接条件为150A-25V-9cm/分钟(线能量为2.5kJ/mm)及150A-25V-20cm/分钟(线能量为11kJ/mm)的两种条件。作为第1焊道的焊接材料，利用与表1的编号1和表2的编号102相同的焊接材料，但通过来自母材的稀释使若干成分分别不同，因此形成了具有表8这样的成分的焊缝金属。第2焊道的焊接材料采用实施例1中所示的590MPa用的SMAW用焊接材料。

表9中记载了疲劳试验结果。在表9中，M1～M6为本发明例，M51～M56为比较例。是否发生了再相变，通过从接头采取宏观试验片，观察显微组织来进行确认。在表9中，记载有相对于各接头按最终焊道的焊接线能量高的2.5kJ/mm和低的1.1kJ/mm的两种条件制作的接头的疲劳结果，从表9得知，在2.5kJ/mm时，第1焊道中形成的焊缝金属全部再相变，但在1.1kJ/mm的条件时，只有第1焊道中形成的焊缝金属的一部分再相变。通过疲劳试验也确认，本发明例与比较例相比疲劳 强度得以提高。再有，与实施例1等不同，表9中的疲劳强度对于角接接头，采用由疲劳载荷除以焊接部的截面得出的值，其它采用由疲劳载荷除以钢板截面得出的值。其理由是因为在实施例5采用的接头中，难以在通过第1焊道形成的焊缝金属附近粘贴应变仪。表9的3个比较例M57、M58、M59都是第1焊道中形成的焊缝金属通过第2焊道被熔化消失的例子，是疲劳强度没有提高的例子。

从表9得知，在本发明例的情况下，疲劳强度比比较例高，证实本发明的效果不仅对于T形接头，而且对于其它接头也是有效的。

[实施例6]

实施例6是从两侧焊接的T形接头及十字接头的实施例。在本发明中，即使是从两侧焊接的T形接头及十字接头，一方侧的焊接也不对另一方侧的焊接施加影响，也就是说，如果不对残余应力施加影响，则一般认为能够看作为各自独立的焊接部。因此，对各焊接焊道中的焊缝金属的厚度进行了定义，对其厚度和存在于两侧焊接部之间的未熔敷部的长度进行了比较。除此以外，关于十字接头，还考虑了与板厚的比较。

T形接头如图12所示，通过焊缝1、2、3、4而形成，焊接顺序按1、2、3、4的顺序进行。其中，1、3为低温相变焊缝金属，为表8所示的206的成分系。也就是说，用与实施例5采用的焊接材料相同的材料实施焊接焊道1及3。这些焊接施工按与实施例5中的T形接头进行的施焊条件相同的施焊条件实施。表10是T形接头的实施例。在表10中，各实施例编号中不同的参数为焊缝4的厚度和未熔敷部分的长度W。再有，从表10得知，焊缝1、2、3、4中厚度最大的为焊缝4。从表10得知，在未熔敷部分的长度W为焊缝4的厚度的3倍以上时为本发明例，确认了疲劳强度的提高。另一方面，在比较例中，为看不到疲劳强度提高的结果。此外，在表10的比较例中，得知疲劳裂纹都从焊缝1侧发生。一般认为这是因为焊缝1侧的残余应力影响焊缝3、4，低温相变焊缝金属的效果消失。

表11是十字接头的实施例。可将十字接头的制作步骤看作是在正面和背面两次进行T形接头的制作步骤。因而在本实施例中，按与T形接头相同的制作要领制作十字接头的低温相变焊缝金属。因此，低温相变焊缝金属的成分系为与实施例5中的表8的206相同的成分。关于十字接头，如图13所示，还需要考虑板厚t2的长度。再有，在图13中板厚t1由于没有比未熔敷部分的长度W缩短，因而没有记载于表11中。图13中的焊缝金属1、3、5、7是低温相变焊缝金属，其成分系与表8的206相同。此外，作为焊接顺序，从焊缝1开始施焊，按与焊缝编号相同的顺序实施焊接。此时，能够按焊缝1～4制作T形接头，然后按5～8制作背面侧的T形接头，因此作为各个T形接头的制作步骤，采用表10的制作步骤即N1、N2中的任一种。根据这些T形接头的制 作步骤，如表10所示，由于未熔敷部分的长度十分长，因此是能够期待提高疲劳强度的制作步骤。关于十字接头，除此以外，还需要考虑通过图13中的横板(板厚t2)影响残余应力的情况，关于十字接头的实施例，主要发现了t2的影响。在表11中，P1、P2为本发明例，P51、P52、P53、P54为比较例。在比较例P51、P52中，对图13中的正面侧T形接头、背面侧T形接头都采用具有疲劳强度提高效果的表10的N1的T形接头制作方法来实施，但由于板厚t2为10mm、12mm，没有达到最大焊缝厚度的3倍，因此没有实现疲劳强度的提高。其理由可认为是因为在焊接焊缝5、6、7、8时，它们的焊接热通过横板向正面穿透。同样，比较例P53、P54也因为t2低于焊缝厚度的最大值7mm的3倍(21mm)而使疲劳强度没有提高。在本发明例中，因达到此条件而发现疲劳强度提高的效果。

以上表明，在本发明例的情况下，可以确认全部具有提高疲劳强度的效果，在产业上是有意义的。再有，关于TIG熔修，由于是对接头加热的方法，因此应注意不要使在第1焊接工序侧导入内侧焊趾部的残余压缩应力消失，最好在用于实际结构物之前进行确认。再有，事前确认之事，对于焊接有关人员不是特别难的问题。此时，只要在TIG熔修形成后，测定残余应力，或如本实施例3那样实施疲劳试验，与本实施例1的疲劳试验结果进行比较就可以。

符号说明： 

1焊接结构物 

11、12、31、32钢材

21内侧焊趾部

22、42外侧焊趾部

22a、22b、42a、42b外侧焊趾部的焊道两端内的一方或双方

41根部

10、30焊接接头

Claims (17)

1.一种焊接接头的制造方法，其是通过多焊道焊接对钢材的接合部进行焊接的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述多焊道焊接具有：第1焊接工序，其采用第1焊道的焊缝金属的相变开始温度在175℃～400℃的范围的焊接材料实施用于形成内侧焊趾部或根部的焊接；接着，第2焊接工序，其以所述第1焊接工序中形成的焊缝金属的一部分成为未熔化部的方式，实施用1焊道或2焊道以上堆高焊缝金属的焊接，并且利用最终焊道的焊接热使所述未熔化部全部再相变成奥氏体。

2.一种焊接接头的制造方法，其是通过多焊道焊接对钢材的接合部进行焊接的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述多焊道焊接具有：第1焊接工序，其采用第1焊道的焊缝金属的相变开始温度在175℃～400℃的范围的焊接材料实施用于形成内侧焊趾部或根部的焊接；接着，第2焊接工序，其以所述第1焊接工序中形成的焊缝金属的一部分成为未熔化部的方式，实施用1焊道或2焊道以上堆高焊缝金属的焊接；然后，具有实施使所述未熔化部全部再相变成奥氏体的热处理的工序。

3.根据权利要求1所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，只通过从一侧的焊接来形成所述焊接接头的接合部。

4.根据权利要求2所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，只通过从一侧的焊接来形成所述焊接接头的接合部。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述焊接接头为在焊接接头的结构或焊接结构物的结构上，能够只从所述焊接接头的一侧进行焊接的结构。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述焊接接头为T形接头、角接接头或搭接接头。

7.一种焊接接头的制造方法，其是所述焊接接头为T形接头，所述T形接头的接合部由未熔敷部分、和夹着所述未熔敷部分的两侧的焊接部构成，通过部分熔焊只从一侧对所述焊接部进行多焊道焊接的权利要求1所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述未熔敷部分的长度为该各多焊道焊接中的各焊道焊缝厚度的最大值的3倍以上。

8.一种焊接接头的制造方法，其是所述焊接接头为十字接头，所述十字接头的接合部由未熔敷部分、和夹着所述未熔敷部分的两侧的焊接部构成，通过部分熔焊只从一侧对所述焊接部进行多焊道焊接的权利要求1所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，该各多焊道焊接之间存在的未熔敷部分的长度及形成该十字接头的钢材板厚的最小值为该各多焊道焊接中的各焊道焊缝厚度的最大值的3倍以上。

9.一种焊接接头的制造方法，其是所述焊接接头为T形接头或十字接头，所述焊接接头的接合部由未熔敷部分、和夹着所述未熔敷部分的两侧的焊接部构成，通过部分熔焊只从一侧对所述焊接部进行多焊道焊接的权利要求2所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，在全部结束了所有焊接部的各多焊道焊接后进行所述热处理。

10.根据权利要求2所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述热处理工序采用感应加热或通电加热中的任一加热方法。

11.根据权利要求9所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述热处理工序采用感应加热或通电加热中的任一加热方法。

12.根据权利要求1～4以及7～11中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述第1焊接工序中采用的所述焊缝金属的成分以质量％计，含有C：0.01～0.15％、Si：0.2～0.8％、Mn：0.4～2.0％、P：0.03％以下、S：0.02％以下、Ni：7.0～11.5％，进而含有Cu：0.4％以下、Ti：0.1％以下、Nb：0.1％以下、V：0.5％以下、Cr：3.0％以下、Mo：2.0％以下中的1种或2种以上。

13.根据权利要求1～4以及7～11中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，所述第1焊接工序中采用的所述焊缝金属的成分以质量％计，含有C：0.005～0.10％、Si：0.1～0.7％、Mn：0.1～2.0％、P：0.03％以下、S：0.02％以下、Ni：4.0～8.0％、Cr：8.0～15.0％，进而含有Mo：2.0％以下、Cu：0.4％以下、Ti：0.1％以下、Nb：0.1％以下、V：0.5％以下中的1种或2种以上。

14.根据权利要求1～4以及7～11中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，在所述第2焊接工序后，对进行了焊接的一侧的焊缝的焊趾部实施利用研磨机加工的后处理。

15.根据权利要求1～4以及7～11中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，在所述第2焊接工序后，对进行了焊接的一侧的焊缝的焊趾部实施采用表面强化处理的后处理。

16.根据权利要求1～4以及7～11中任一项所述的焊接接头的制造方法，其特征在于，在所述第2焊接工序后，对进行了焊接的一侧的焊缝的焊趾部实施采用TIG电弧的再加热处理。

17.一种焊接接头，其是用权利要求1～16中任一项所述的焊接接头的制造方法制造的焊接接头。